DE2836382A1 - INTERMEDIATE INSERT LAYER FOR THE ELASTIC POSITIONING OF THE BED OF TRACKS - Google Patents
INTERMEDIATE INSERT LAYER FOR THE ELASTIC POSITIONING OF THE BED OF TRACKSInfo
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Description
Pat entinhab er:Patron owner:
Getsner Chemie Gesellschaft mbH. & Go. Bludenfc - Bürs (Österreich)Getsner Chemie Gesellschaft mbH. & Go. Bludenfc - Bürs (Austria)
Gegenstand:Object:
Dämmswischenlage für die elastische Lagerung der Bettung von GleiskörpernInsulation wiper layer for the elastic support of the bedding of track bodies
Unionspriorität: Österreich (A); 1977 OS 07; A 6440/77Union priority: Austria (A); 1977 OS 07; A 6440/77
Erfinder:Inventor:
Kohler Dr. Karl-Albert
D - 8022 Grünwald (BRD)Kohler Dr. Karl-Albert
D - 8022 Grünwald (Germany)
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämmzwischenlage für die elastische Lagerung der Bettung von Gleiskörpern gegenüber dem die Bettung tragenden Planum, welche zumindest zweischichtig aufgebaut und aus elastisch verformbarem Material gebildet ist,.The invention relates to an insulating layer for the elastic mounting of the bedding of track bodies relative to the the subgrade carrying the bedding, which is at least two-layered and made of elastically deformable material.
Es ist bekannt, zur Verminderung des Körperschalls bei Gleisstrecken auf Kunstbauten die Gleisbettung elastisch zu lagern. Solche elastische Lagerungen werden auch bei Hochgeschwindigkeitsstrecken vorgesehen, um zu verhindern«, daß durch die starken dynamischen Beanspruchungen die Gleisbettung zerstört wird. Ferner kann durch eine solche elastische Lagerung ein gleichmäßiges Einfedern des Oberbaues in Anpassung an den natürlichen Untergrund erzielt werden. Für diese elegische Lagerung dienen Matten aus Gummi oder gebundenem Gummigranulat mit Deckschichten«, die zwischen dem Planum und der Schotterbettung eingelegt werden. Bei Kunstbauten ist das Planum in der Regel durch eine Stahlplatte oder eine Betonfläche gebildet. Bei der Verwendung von Gummi kann die für eine ausreichende Dämpfung bei der auftretenden dynamischen Beanspruchung notwendige Weichheit nur durch den Einbau von Luftkaminern oder durch Profilgebung erreicht werden.It is known to reduce structure-borne noise on track sections to store the track bed elastically on engineering structures. Such elastic mountings are also used on high-speed lines provided in order to prevent «that the track bed is destroyed by the strong dynamic stresses. Furthermore, by such an elastic mounting, a uniform deflection of the superstructure in adaptation to the natural Underground can be achieved. Mats made of rubber or bound rubber granulate with top layers are used for this elegiac storage «, which are inserted between the subgrade and the ballast bedding. In the case of engineering structures, the subgrade is usually through a Steel plate or a concrete surface. When using rubber, this can provide sufficient cushioning for the occurring The softness required for dynamic loads can only be achieved by installing air chimneys or profiling will.
Bei direkter Auflage der Schotterbettung auf der Gummimatte ist es daher notwendig, die punktweise Belastung durch den Schotter mit Hilfe einer möglichst starren Deckschicht auf Kosten der Bauhöhe in eine gleichmäßige Flächenbelastung umzuformen.If the ballast bedding is placed directly on the rubber mat, it is therefore necessary to reduce the point-wise load from the ballast with the help of a top layer that is as rigid as possible at the expense of To transform the construction height into an even surface load.
Ziel der Erfindung ist es, eine Dämmzwischenlage zu schaffen, die die ihr zugedachte Funktion nicht nur in idealer Weise er-The aim of the invention is to create an insulating layer that not only performs its intended function in an ideal way.
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füllt, sondern die darüberhinaus auch noch eine ausreichende Lebensdauer aufweist und die auch bei Langzeitbeanspruchung gleichbleibendes elastisches Verhalten besitzt und mit der geringe Bauhöhen eingehalten werden können. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß sowohl die Oberschichte wie auch die Unterschichte aus kompressiblem (volumselastischem) Material besteht. Oberschichte und Unterschichte haben dabei getrennte Punktionen zu erfüllen. Die Unterseite der Schotterbettung, die auf der Oberseite der Dämmzwischenlage aufliegt, ist sehr rauh und durch die Eckenkanten und -spitzen der einzelnen, die untere Grenzschichte der Bettung bildenden Schottersteine gekennzeichnet. Diese Eckenkanten wnd -spitzen der Schottersteine werden unter volumselastischer Verformung von der Oberschichte aufgenommen, in diese sozusagen eingebettet, wobei diskrete (örtlich begrenzte) Zonen durch diese statische Belastung stark beansprucht werden, vorzugsweise bis in den progressiven Bereich der elastischen Kennlinie dieser Oberschichte. Diese Oberschichte ist dabei so gemessen, daß die an ihrer Oberseite unter der statischen Belastung der Bettung und des Gleiskörpers hervorgerufenen hochbeanspruchten diskreten Zonen bis zur Unterseite der Oberschichte in eine über die ganze Fläche dieser Unterseite im wesentlichen gleichmäßig verteilte Belastung umgewandelt, transformiert wird, so daß die Unterseite unter einer über ihre ganze Oberfläche verteilte, gleichmäßigen Flächenbeanspruchung steht. Durch die Oberschichte ist dabei die auf sie einwirkende punktförmige Belastung so weit in ihrer Verteilung umgeformt, daß die Unterschichte durch diese statische Last nur geringfügig beansprucht wird, vornehmlich so, daß bei zusätzlich dynamischer Beanspruchung Verformungen im linearen Bereich der Federkennliniefills, but also has a sufficient service life and also with long-term use has constant elastic behavior and can be used to maintain low overall heights. Succeeds according to the invention this by the fact that both the upper class as well as the The lower layer consists of compressible (volumetric elastic) material. The upper class and the lower class are separate To perform punctures. The underside of the ballast bedding, which rests on the upper side of the insulating layer, is very rough and characterized by the corner edges and tips of the individual gravel stones forming the lower boundary layer of the bedding. These corner edges will be the tips of the ballast stones absorbed by the upper layer under elastic deformation, embedded in these, so to speak, whereby discrete (locally limited) zones are heavily stressed by this static load are, preferably up to the progressive range of the elastic characteristic of this upper layer. This upper class is measured in such a way that the static loads on the bedding and the track structure on the upper side highly stressed discrete zones up to the underside of the upper layer in one over the entire area of this underside in the substantially evenly distributed load is transformed, transformed, so that the underside is under one over its whole Even surface stress is distributed over the surface. Because of the upper layer, the one acting on it is punctiform The distribution of the load is so far transformed that the lower layer is only slightly affected by this static load is stressed, primarily so that, with additional dynamic loading, deformations in the linear range of the spring characteristic
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auftreten. Die Elastizität der Ober- bzw. Unterschicht richtet sich daher vornehmlich nach den auftretenden statischen bzw. dynamischen Beanspruchungen und dem gewünschten Bettungsmodul.appear. The elasticity of the top or bottom layer is therefore primarily based on the static or dynamic loads and the desired subgrade reaction module.
Es liegt die Vermutung nahe, daß die beiden Schichten unbedingt unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisten müßten, damit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden kann. Die bisherigen praktischen Erfahrungen und ■Versuchsergebnisse stehen jedoch überraschenderweise mit dieser Vermutung in Widerspruch. Theoretische Überlegungen bieten folgende Erklärung zu diesem überraschenden Effekt: Die Oberfläche der Oberschichte wird durch die scharfkantigen Steine punktförmig belastet und verformt. Die Verformungskräfte an den einzelnen punktförmigen Belastungszonen breiten sich nach allen Seiten in der Oberschichte aus. An der Zwischentrennflache können jedoch nur vertikale Kräfte, also nur Kräfte in der Senkrechten zur Zwischentrennfläche übertragen werden, nicht aber Kräfte, die in dieser Fläche selbst wirken, so daß der angestrebte Effekt tatsächlich erreicht werden kann, auch wenn zwei Schichten gleicher physikalischer Eigenschaften (Elastizitätsmodule) verwendet werden, der Effekt jedoch ausbleibt, wenn nur eine der Gesamtstärke der beiden Dämmzwischenlagen entsprechende "einstückige" Dämmzwischenlage vorgesehen würde.It is reasonable to assume that the two layers must necessarily have different physical properties, so that the object on which the invention is based can be achieved. Practical experience to date and ■ test results surprisingly contradict this assumption. Theoretical considerations offer the following explanation about this surprising effect: the surface of the upper layer is stressed at points by the sharp-edged stones and deformed. The deformation forces at the individual point-shaped load zones spread out on all sides in the upper class. However, at the intermediate separation area only vertical forces, i.e. only forces perpendicular to the interface, are transmitted, but not forces, which act in this area itself, so that the desired effect can actually be achieved, even if two layers the same physical properties (modulus of elasticity) can be used, but the effect is absent if only one the total thickness of the two intermediate insulating layers corresponding "one-piece" intermediate insulating layer would be provided.
Bei hochbeanspruchten Gleisanlagen ist es vorteilhaft, zwischen den beiden kompressiblen Schichten eine nicht volumenkompressible blattförmige Einlage vorzusehen,, welche eine hohe Kerbfestig keit und eine hohe Elastizität aufweist. Diese blattförmige Einlage hat die Aufgabe, die auf die Oberschichte einwirkende sta-In the case of highly stressed track systems, it is advantageous to have a non-volume-compressible layer between the two compressible layers Provide sheet-shaped insert, which has a high notch strength speed and high elasticity. This sheet-shaped insert has the task of the sta-
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tische punktförmige diskrete Belastung noch weiter hinsichtlich ihrer Verteilung au transeformieren, also in eine homogene Flächenbelastung für die Unterschichte umzuwandeln, und bei etwaiger Verletzung der Oberschichte ein Vordringen einzelner Schottersteine in die Unterschichte zu verhindern.tables punctiform discrete loading even further with regard to transform their distribution into a homogeneous surface loading for the lower class, and at to prevent any damage to the upper class from penetrating individual gravel stones into the lower class.
Die Figuren veranschaulichen die Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Gleiskörper; die Fig. 2 und 3 Querschnitte durch die verwendbaren Dämmzwischenlagen; Fig. 4- das in Fig. i im Kreis A befindliche Detail in vergrößertem Maßstab und die Fig. 5 die Federkennlinie der Oberschichte und der Unterschichte und die Bereiche ihrer Beanspruchung unter der statischen Last.The figures illustrate the invention. Fig. 1 shows a Cross section through a track body; FIGS. 2 and 3 cross sections through the insulating intermediate layers which can be used; Fig. 4- the in Fig. i located in the circle A detail on an enlarged scale and Fig. 5 the spring characteristic of the upper layer and the sub-layer and the areas of its stress under the static load.
Auf eine Stahl-platte 1, beispielsweise als Teil einer Stahlbrückenkonstruktion, ist eine Schotterbettung 2 aufgeschüttet, die den aus Gleis 4- und Schwellen 3 bestehenden Gleiskörper trägt. Zwischen der Bettung 2 und der Stahlplatte 1 ist die Dämmzwischenlage 5 vorgesehen. Eine solche Dämmzwischenlage (Fig. 2) besteht aus einer Oberschichte 6 von ca, 5 bis 20 mm Stärke s, einer Unterschichte 7 mit einer Stärke s von ca. 5 bis 20 mm und einer blattförmigen Einlage 8 von ca. 1 bis 4- mm Stärke. Oberschichte und Unterschichte 6 und 7 bestehen aus kompressiblem, volumselastischem Material, vornehmlich aus einem hochelastischen, abriebfesten, geschäumten Kunststoff, beispielsweise Polyurethan. Die Oberschicht und die Unterschicht können dabei unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen. DieOn a steel plate 1, for example as part of a steel bridge structure, a ballast bed 2 is heaped up, the track body consisting of track 4 and sleepers 3 wearing. The intermediate insulating layer 5 is provided between the bedding 2 and the steel plate 1. Such an insulating layer (Fig. 2) consists of an upper layer 6 with a thickness of approx. 5 to 20 mm s, a lower layer 7 with a thickness s of approx. 5 to 20 mm and a sheet-shaped insert 8 of approx. 1 to 4 mm thickness. Upper and lower layers 6 and 7 exist made of compressible, volumetric elastic material, primarily made of a highly elastic, abrasion-resistant, foamed plastic, for example polyurethane. The top layer and the bottom layer can have different moduli of elasticity. the
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blattförmige Einlage 8 besteht ebenfalls aus einem Elastomer, beispielsweise aus einem ungeschäumten Polyurethan mit hohem Elastizitätsmodul, hoher Dehnbarkeit sowie hoher Kerbfestigkeit.sheet-shaped insert 8 also consists of an elastomer, for example from a non-foamed polyurethane with high Modulus of elasticity, high ductility and high notch strength.
Im Detail A, in Pig. 4- in vergrößertem Maßstab gezeigt, ist die Wirkung dieser Dämmzwischenlage unmittelbar erkennbar. Die untere Grenzschichte der Schotterbettung 2, die unmittelbar auf der Oberseite 9 der Oberschichte 6 aufliegt, ist durch eine Vielzahl nebeneinanderliegender, kantiger Schotterstein 10 gebildet, die als punktförmige Belastung P auf die Oberschichte 6 einwirken, diese in örtlich begrenzten, diskreten Zonen hoch beanspruchen und dabei verformen, wobei diese untere Grenzschichte der Schotterbettung 2 zumindest teilweise in der Oberschichte 6 eingebettet wird. Die Stärke s und der Elastizitätsmodul dieser Oberschichte 6 ist so bemessen, daß die oberflächigen punktförmigen Verformungen und Belastungen über die Höhe s abgebaut und umgewandelt werden, nämlich zu einer flächenförmigen Belastung, wobei dieser Vorgang durch die blattförmige Einlage 8 aus nicht kompressiblem Material bezüglich der Unterschichte 7 begünstigt wird, so daß die obere Grenzfläche 10 der unterschichte 7 nurmehr von einer gleichmäßig verteiltfen Plächenlast beansprucht ist. Bezogen auf die Kennlinie stellt sich die Belastung bzw. die daraus resultierende Beanspruchung etwa so dar, wie die beiden Kennlinien 5" der Oberschichte 5 und 7" der Unterschichte 7 in Fig.5 zeigen.In detail A, in Pig. 4- Shown on an enlarged scale is the The effect of this intermediate insulation layer can be seen immediately. The lower boundary layer of the ballast bed 2, which is immediately on the top 9 of the top layer 6 rests, is formed by a large number of juxtaposed, angular gravel stone 10, which act as punctiform loading P on the upper layer 6, this high in locally limited, discrete zones claim and thereby deform, this lower boundary layer the ballast bed 2 is at least partially embedded in the upper layer 6. The strength s and the modulus of elasticity this upper layer 6 is dimensioned so that the superficial point-like deformations and loads over the height s be degraded and converted, namely to a planar load, this process through the sheet-shaped insert 8 made of non-compressible material with respect to the lower layer 7 is favored, so that the upper boundary surface 10 of the lower layer 7 is only affected by a uniformly distributed surface load is claimed. In relation to the characteristic curve, the load or the resulting stress is roughly the same shows how the two characteristic curves 5 ″ of the upper layer 5 and 7 ″ of the lower layer 7 in FIG.
Die statische belastung durch die Summe der örtlich begrenzt einwirkenden Einzelkräfte P belasten die Oberschichte 5 an denThe static load is limited by the sum of the locally acting individual forces P load the upper layer 5 to the
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Auflagepunkten bis in den progressiven -ereich I ihrer Kennlinie, so daß diese Oberschichte 5 nur noch in geringem Umfang überhaupt eine Federwirkung auszuüben vermag. Ihre Aufgabe ist vielmehr, als Einbettungsmasse zu dienen, zur ausgleichenden Aufnahme von statischen Einzelkräften P. Hingegen ist die Unterschicht 7 nur geringfügig durch die statische Belastung beansprucht, und zwar nur innerhalb des Bereiches II ihrer Kennlinie, so daß für die Dämpfung der dynamischen Belastungen, d.h., wenn eine Zugsgarnitur über die Gleisstrecke fährt, praktisch der gesamte lineare Bereich der Kennlinie 7" noch zur Verfugung steht. Diese Wirkung ist umso günstiger, je gleichmäßiger die statischen Einzelkräfte P über die Oberschichte in eine homogene an der oberen Grenzschichte 10 der Unterschichte anstehende Flächenbelastung transformiert werden, Oberschichte und Unterschichte können Qe nach den Fahrbedingungen und örtlichen baulichen Gegebenheiten unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen.Support points up to the progressive range I of their characteristic curve, so that this upper layer 5 is only able to exert a spring effect to a small extent. Your job is rather, to serve as an embedding material, for the compensatory absorption of static individual forces P. The lower layer is on the other hand 7 only slightly stressed by the static load, and only within area II of its characteristic curve, so that for damping the dynamic loads, i.e. when a train set drives over the track, practically the entire linear range of the characteristic 7 "is still available. This effect is the more favorable, the the static individual forces P are transformed more uniformly via the upper layer into a homogeneous surface load pending at the upper boundary layer 10 of the lower layer, upper layer and lower class can Qe according to driving conditions and local structural conditions have different moduli of elasticity exhibit.
Handelt es sich um eine Dämmzwischenlage für gering beanspruchte Gleisstrecken, so kann eventuell auf die blattförmige Einlage verzichtet werden, so daß die Dämmzwischenlage 51, wie Fig. 3 zeigt, nur aus Oberschicht 61 und Unterschichte 71 besteht. Die geschlossenen, elastischen Oberflächen der Oberschichte 61 bzw. Unterschichte 71 unterstützen den angestrebten Transformationseffekt; würde zum Beispiel eine nichtunterteilte Dämmzwischenlage aus identischem Material gefertigt mit der Stärke s" (Fig.3) so werden die angestrebten Vorteile, insbesondere bei weichen Lagerungen, nur unzulänglich erreicht, da ganz offenbar die dieIf it is an insulating intermediate layer for low-stressed track sections, the sheet-shaped insert can possibly be dispensed with, so that the insulating intermediate layer 5 1 , as FIG. 3 shows, consists only of the top layer 6 1 and bottom layer 7 1 . The closed, elastic surfaces of the upper layer 6 1 and lower layer 7 1 support the desired transformation effect; If, for example, a non-subdivided insulating layer were made of identical material with the thickness s "(FIG. 3), the desired advantages, especially in the case of soft bearings, are only inadequately achieved, since the
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Transformation der Kräfte begünstigende Zwischentrennflächen hier nicht vorhanden sind.There are no intermediate interfaces favoring the transformation of the forces.
Die blattförmige Einlage kann zur Abdichtung des Eauwerks gegenüber Wasaer verwendet werden. In diesem Falle werden die einzelnen, entlang der Gleisstrecke aufeinanderfolgenden Einlagen miteinander dicht verbunden und bilden so eine v/asserdichte Haut.The sheet-shaped insert can be used to seal the construction against water. In this case, the individual inserts that follow one another along the track are tightly connected to one another and thus form a water tightness Skin.
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Claims (9)
Gleiskörpern gegenüber dem die Bettung tragenden Planus,.
Vielehe zumindest zweischichtig aufgebaut und aus elastisch ver-■ formbarem Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
* sowohl die Oberschichte (6, S1) wie auch die Unterschichte
(7, 71) aus kompressiblem (volumselastischem) Material be-. stehen.1?) Intermediate insulation layer for the elastic mounting of the bedding of
Track bodies opposite the planus carrying the bedding.
Polygamy is constructed in at least two layers and is made of elastically deformable material, characterized in that
* both the upper class (6, S 1 ) and the lower class
(7, 7 1 ) made of compressible (volume elastic) material. stand.
einem hochelastischen, abriebfesten Kunststoffschaummaterial
bestehen.3. Intermediate insulation layer according to claim 1, characterized in that the upper layer (6, 6 1 ) and the lower layer (7, 7 1 )
a highly elastic, abrasion-resistant plastic foam material
exist.
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